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第一章 绪论
1.1本文的研究目的和意义
1.2扫描探针显微术
1.2.1扫描隧道显微镜
1.2.2原子力显微镜
1.2.3原子力显微镜发展现状及其应用
1.3 AFM纳米操作的现状
1.4本文的主要研究工作
第二章 原子间力作用机理及原子力显微镜系统辨识
2.1原子间力作用机理
2.1.1远场作用力
2.1.2近场作用力
2.2原子力显微镜系统辨识
2.2.1 AFM系统辨识
2.2.2 AFM数学模型的建立
第三章原子力显微镜反馈系统工作原理及控制方法
3.1反馈系统概述
3.1.1典型反馈系统
3.1.2反馈控制原理
3.2原子力显微镜反馈系统概述
3.3原子力显微镜PID控制器
3.3.1 模拟PID控制器
3.3.2数字PID控制算法
3.4基于模型的新型原子力显微镜反馈系统
3.4.1设定值前馈校正系统设计
3.4.2H∞控制器设计
3.4.3双自由度(2DOF)控制器设计
第四章AFM纳米操作主控制器硬件设计
4.1 AFM纳米操作系统主控制器硬件概述
4.2 AFM纳米操作主控制器电路体系结构
4.3 AFM纳米操作主控制器模型硬件设计
4.3.1 ARM处理器及其外围电路设计
4.3.2 PSD输出信号前端处理及四路高速高精度数据采集
4.3.3 USB2.0通信电路
4.3.4 Ethernet通信接口
4.3.5 ARM-DSP间的HPI通信接口
4.3.6其他接口电路
第五章 基于模型控制的高速AFM反馈系统硬件设计
5.1高速AFM反馈系统硬件系统综述
5.2反馈控制器硬件主要组成
5.2.1 TMS320C6701简介
5.2.2存储器接口
5.2.3 DA转换电路
5.2.4 McBSP-RS232通信接口
第六章纳米操作主控制器软件模块设计
6.1软件层次结构
6.1.1软件层次
6.1.2 uCLinux操作系统简介
6.1.3多线程技术
6.2设备驱动程序开发
6.2.1 uCLinux设备驱动程序开发概述
6.2.2 ADC采集设备驱动程序设计
6.2.3 USB传输设备驱动程序设计
6.2.4 SPI传输设备驱动程序设计
6.2.5 HPI传输设备驱动程序设计
6.3 DSP(TMS320C6701)的FLASH程序自引导实现
第七章硬件调试与实验结果分析
7.1系统硬件调试
7.1.1 A/D调试
7.1.2 D/A调试
7.1.3 I2C键盘接口实验
7.1.3 USB数据通信调试
7.2AFM上样品成像质量影响因素分析
7.2.1接触模式下样品形貌质量的主要影响因素及其分析
7.2.2轻敲模式下样品形貌质量的主要影响因素及其分析
第八章总结与展望
参考文献
发表论文和科研情况说明
致谢